普通车床主轴箱设计
课 程 设 计
专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 082215H 学生姓名 王飞 学 号 200822010534 课 题 车床主轴箱设计 指导教师 贾育秦
2012 年 3 月 5 日
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普通车床主轴箱设计
目录
目录................................................................................................................................ 2 2．设计计算.................................................................................................................. 4 2.1普通车床的规格 .................................................................................................. 4 2.1.1车床的规格系列和用处................................................................................ 4 2.1.2 操作性能要求............................................................................................... 4 3.主动参数参数的拟定 ................................................................................................ 4 3.1 确定传动公比? .................................................................................................. 4 3.2 主电动机的选择.................................................................................................. 5 4.变速结构的设计......................................................................................................... 6 4.1 主变速方案拟定.................................................................................................. 6 4.2 变速结构式、结构网的选择.............................................................................. 6 4.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目................................................... 6 4.2.2 变速式的拟定............................................................................................... 7 4.2.3 结构式的拟定............................................................................................... 7 4.2.4 结构网的拟定............................................................................................... 7 4.2.5 结构式的拟定............................................................................................... 8 4.2.6 结构式的拟定............................................................................................... 8 4.2.7 确定各变速组变速副齿数........................................................................... 9 4.2.8 绘制变速系统图......................................................................................... 11 5.结构设计................................................................................................................... 11 5.1 结构设计的内容、技术要求和方案................................................................ 11 5.2 展开图及其布置................................................................................................ 12 5.3 I轴（输入轴）的设计 ...................................................................................... 12 5.4 齿轮块设计........................................................................................................ 13 5.5 传动轴的设计.................................................................................................... 14 5.6 主轴组件设计.................................................................................................... 15 5.6.1 各部分尺寸的选择..................................................................................... 15 5.6.2 主轴材料和热处理..................................................................................... 15 5.6.3 主轴轴承..................................................................................................... 16 5.6.4 主轴与齿轮的连接..................................................................................... 17 5.6.5 润滑与密封............................................................................................... 17 5.6.6 其他问题..................................................................................................... 17 6.传动件的设计........................................................................................................... 18 6.1 带轮的设计........................................................................................................ 18 6.2 传动轴的直径估算............................................................................................ 20
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6.2.1 确定各轴转速............................................................................................. 20 6.2.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径.................................................. 21 6.2.3 键的选择..................................................................................................... 22 6.3 传动轴的校核.................................................................................................... 23 6.3.1 传动轴的校核............................................................................................. 23 6.3.2 键的校核..................................................................................................... 24 6.4 各变速组齿轮模数的确定和校核................................................................... 24 6.4.1 齿轮模数的确定：..................................................................................... 24 6.4.2 齿宽的确定................................................................................................. 28 6.4.3 齿轮结构的设计，..................................................................................... 29 6.5 带轮结构设计.................................................................................................... 30 6.6 片式摩擦离合器的选择和计算........................................................................ 31 6.7 齿轮校验............................................................................................................ 33 齿轮强度校核 .......................................................................................................... 34 6.7.1 校核a变速组齿轮 ..................................................................................... 34 6.7.2 校核b变速组齿轮..................................................................................... 35 6.7.3 校核c变速组齿轮 ..................................................................................... 37 6.8 轴承的选用与校核............................................................................................ 38 6.8.1 各轴轴承的选用......................................................................................... 38 6.8.2 各轴轴承的校核....................................................................................... 38 7.主轴组件设计........................................................................................................... 39 7.1 主轴的基本尺寸确定........................................................................................ 40 7.1.1 外径尺寸D................................................................................................. 40 7.1.2 主轴孔径d.................................................................................................. 40 7.1.3 主轴悬伸量a .............................................................................................. 41 7.1.4 支撑跨距L ................................................................................................. 42 7.1.5 主轴最佳跨距L0的确定 ............................................................................ 43 7.2 主轴刚度验算................................................................................................ 45 7.2.1 主轴前支撑转角的验算；......................................................................... 45 7.2.2 主轴前端位移的验算；............................................................................. 47
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2．设计计算
2.1普通车床的规格 2.1.1车床的规格系列和用处
普通机床的规格和类型有系列型号作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。
表1.1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表 工件最大回转直最高转速 最低转速 电机功公比? 径 率 nmax( rmin) nmin( rmin) Dmax(mm) P（kW） 转速级数Z 320 2.1.2 操作性能要求
1120 25 7.5 1.41 12 1）具有皮带轮卸荷装置
2）手动操纵双向片式摩擦离合器实现主轴的正反转及停止运动要求
3）主轴的变速由变速手柄完
3.主动参数参数的拟定
3.1 确定传动公比?
nmaxnmin112025根据【1】P78公式（3-2）因为已知 Rn?lgRnlg???44.8 ，Rn??z??
∴ Z=+1
∴?=(Z?1)Rn=1144.8=1.4129
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根据【1】P77表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列?=1.41.
因为?=1.41=1.066，根据【1】P77表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.
3.2 主电动机的选择
合理的确定电机功率P，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
现在以常见的中碳钢为工件材料，取45号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度Ra=3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mm?25mm。刀具几何参数：?0=15o，?0=6o，?r=75o，?r?=15o，?=0o，?01=-10o，br1=0.3mm，re=1mm。
现以确定粗车是的切削用量为设计：
① 确定背吃刀量ap和进给量f，根据【2】f取0.6mmr。 P444表8-50，ap取4mm，② 确定切削速度，参【2】P448表8-57，取Vc=1.7ms。 ③ 机床功率的计算，
主切削力的计算 根据【2】P449-P450表8-59和表8-60，主切削力的计算公式及有关参数：
FZ=9.81?60n?CFc?aZ?fFcFcZFc?vZFc ?KFc
=9.81?60?0.15?270?4?0.60.75?1.7?0.15?0.92?0.95 =3242（N） 切削功率的计算
Pc=Fc?vc?10?3=3242?1.7?10?3=5.5（kW）
依照一般情况，取机床变速效率?=0.8.
PZ=
5.50.8=6.86(kW)
根据【3】P167表12-1 Y系列（IP44）电动机的技术数据,Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工业环境温度不超过+40℃，相对
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